高中物理人教版2第五章交变电流单元测试（区一等奖）

河南省实验中学2023届高二物理微试卷交变电流杨福合2016-12-19一、选择题1．如图所示为某种交变电流的波形，每半个周期按各自的正弦规律变化，其有效值为（）A．4AB．5AC．5AD．4A2．（多选）一交流电，电压随时间的变化规律如图所示，该交流电压的有效值和周期分别是（)A．3VB．0．02sC．0．01sD．3V3．（多选）如图所示，甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为1Ω，外接灯泡的电阻为9Ω，则（）A．电压表的示数为6VB．发电机的输出功率为4WC．在l．0×10﹣2s时刻，穿过线圈的磁通量最大D．在0．5×10﹣2s时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大4．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R，变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是（）A．=B．I2=C．I1U1=I22RD．I1U1=I2U25．如图，线圈abcd的ad长20cm，ab长10cm，匝数N=50匝，电阻不计，在磁感应强度B=T的匀强磁场中绕OO1轴匀速转动，角速度w=100rad/s，OO1轴通过ad且同时垂直于ad和bc，距ab的距离是距dc的距离的2倍．线圈的输出端接单相理想变压器线圈，接在变压器副线圈两端的灯泡“10V，10W”刚好正常发光．则（）A．变压器原线圈两端电压有效值为100VB．变压器原线圈中电流为1AC．变压器的原副线圈匝数比为10：1D．通过灯泡的交流电频率为50Hz6．（多选）图甲是小型交流发电机的示意图，两极M、N间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表，V为理想交流电压表．内阻不计的矩形线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，矩形线圈通过滑环接一理想变压器，滑动触头P上下移动时可改变变压器副线圈的输出电压，副线圈接有可调电阻R，从图示位置开始计时，发电机线圈中产生的交变电动势随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是（）A．电压表的示数为10VB．0．01s时发电机线圈平面与磁场方向平行C．若P的位置向上移动、R的大小不变时，电流表读数将减小D．若P的位置不变、R的大小不变，而把发电机线圈的转速增大一倍，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍7．如图所示．L1和L2是输电线，甲、乙是两个互感器，通过观测接在甲、乙中的电表读数，可以间接得到输电线两端电压和通过输电线的电流．若已知图中n1：n2=100：1，n3：n4=1：10，V表示数为220V，A表示数为l0A，则下列判断正确的是（）A．甲是电压互感器，输电线两端电压是22×104VB．乙是电压互感器，输电线两端电压是22×103vC．甲是电流互感器，通过输电线的电流是100AD．乙是电流互感器，通过输电线的电流是0．1A8．（多选）由于天气原因断电，某小区启动了临时供电系统，它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成，如图所示，图中R0表示输电线的电阻．滑动触头P置于某处时，用户的用电器恰好正常工作，在下列情况下，要保证用电器仍能正常工作，则（）A．当发电机输出的电压发生波动使V1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P向上滑动B．当发电机输出的电压发生波动使V1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P向下滑动C．如果V1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向上滑D．如果V1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P应向下滑9．如图甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0．5A的保险丝L，原线圈匝数n1=600匝，副线圈匝数n2=120匝．当原线圈接在如图乙所示的交流电源上，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接（）A．阻值为12Ω的电阻B．并联两盏的“36V40W”灯泡C．工作频率为10Hz的用电设备D．耐压值为36V的电容器10．如图（甲）所示，理想变压器的原线圈电路中装有0．5A的保险丝L（电阻忽略不计），原线圈匝数n1=600，副线圈匝数n2=120。当原线圈接在如图（乙）所示的交流电源上，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接（）A．阻值为12Ω的电阻B．并联两盏的“36V40W”灯泡C．工作频率为10Hz的用电设备D．耐压值为36V的电容器11．（多选）如图，一理想变压器原副线圈的匝数之比，原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端；假设该二极管的正向电阻为零相当于导线，反向电阻为无穷大相当于断路；a、b间输入交流电瞬间时值的表达式为。则(）A．用电压表测得R两端的电压约为15．6VB．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小C．负载电阻的阻值越大，cd间的电压越小D．将二极管用导线短路，电流表的读数将变为原来的四倍12．（多选）理想变压器的原线圈连接一只电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图．在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头．原线圈两端接在电压为U的交流电源上．则（）A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小13．如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴转动，轴垂直于磁感线，在线圈外一含有理想变压器的电路，变压器原副线圈的匝数分别为和，保持线圈以恒定的角速度转动，下列判断正确的是（）A．当可变电阻R的滑片P向上滑动时，电压表的示数变大B．在图示位置时线框中磁通量为零，感应电动势最大C．电压表示数等于D．变压器的输入与输出功率之比为1:214．如图所示，把电阻R、电感线圈L、电容C并联，接到一个交流电源上，三个电流表示数相同，若保持电源电压大小不变，而将电源频率增大，则三个电流表示数I1、I2、I3的关系是（）A．I1=I2=I3B．I1>I2>I3C．I2>I1>I3D．I3>I1>I15．如图所示，一理想变压器初次级线圈的匝数比为3∶1，次级接三个相同的灯泡，设其中一个灯泡电流为I，电压为U;初级线圈中串有一个相同的灯泡L，则（）A．灯L的电压为3UB．灯L的电流为3IC．灯L的电压为UD．灯L的电压无法计算二、计算题16．某发电厂输出电压是400V，输出功率为200kW。发电厂内经升压变压器通过两条输电线向远距离送电，最后再经一次降压变压器将电输送给用户，用户得到的电压是220V，输电线电阻为10Ω。若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的2%，试求：（1）用户得到的电功率是多少？（2）输电线路中升、降压变压器原副线圈的匝数比？17．交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05m2，线圈转动的频率为50Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝T．为用此发电机所发出交流电带动两个标有“220V，（1）发电机的输出电压有效值为多少？从图示位置作为计时起点，写出此交流发电机的输出电压瞬时值的表达式。（2）变压器原、副线圈的匝数比为多少？（3）与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多大？参考答案1．B【解析】试题分析：设有效值为I，取一个周期T研究，由电流的热效应得：则：可得：I=5A，故选B。考点：交流电的有效值【名师点睛】求有效值方法：是将交流电在一个周期内产生热量与将恒定电流在相同时间内产生的热量相等，则恒定电流的值就是交流电的有效值。2．BD【解析】试题分析：由图可知，该交流电的电压最大值为3V，所以有效值为，周期为0．02s，故选BD．考点：交流电【名师点睛】本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式。3．CD【解析】试题分析：由图象可知，电动机电压的最大值为，那么电压的有效值就是6V，电压表测量的是灯泡的电压，所以电压为，A错误；由，B错误；在时刻，由图象可知此时的电动势为零，那么此时的磁通量应该是最大，C正确；在t=0．5×10-2s时刻，由图象可知此时的电动势最大，那么此时的磁通量变化率最大，D正确；故选CD。考点：交流发电机及其产生正弦式电流的原理；电功、电功率；磁通量．【名师点睛】由最大值和有效值间的关系，由图象可以判断电压的最大值，在根据欧姆定律可以求电压表的示数，由，可以计算灯泡的功率，由可以计算角速度．4．D【解析】试题分析：升压变压器电流之比等于匝数的反比；故有：；A错误；U2是输电导线及降压变压器两端的电压，不能只对导线由欧姆定律求电流，B错误；升压变压器输出的功率等于导线上消耗的功率及降压变压器消耗的功率之和，C错误；理想变压器输入功率等于输出功率，，D正确；故选D。考点：变压器的构造和原理。【名师点睛】理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象．远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以通过提高输送电压，从而实现降低电损。5．C【解析】试题分析：矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为：，故有效值为，A错误；由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为：，C正确，根据功率为P=UI知，又，知，B错误；通过灯泡的交流电频率为，D错误；故选C。考点：交流发电机及其产生正弦式电流的原理；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率；变压器的构造和原理。【名师点睛】线框与磁场垂直时，位于中性面，感应电动势为零．根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论。6．ABD【解析】试题分析：由图乙知交流电电压峰值为V，电压表显示的为有效值10V，A正确；0．01s时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，B正确；若P的位置向上移动，匝数比减小，副线圈电压增大，R的大小不变时，电流表读数将增大，C错误；若P的位置不变、R的大小不变，而把发电机线圈的转速增大一倍电压增大为原来的2倍，则变压器的输入功率将增大到原来的4倍，D正确;；故选ABD。考点：交流发电机及其产生正弦式电流的原理。【名师点睛】由题图乙可知交流电电流的最大值、周期，电流表的示数为有效值，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，由动态分析判断电流表的读数变化。7．A【解析】试题分析：甲图的原线圈两端接电源两端的电压，所以是电压互感器，已知，电压表示数为220V，故传输电压为：U=220V×100=2．2×104V；A正确，C错误；乙图中的原线圈串联接入输电线的一根导线，所以的电流互感器，已知，电流表示数为10A，故传输电流为：I=10A×10=100A，B、D错误；故选A。考点：变压器的构造和原理。【名师点睛】变器的匝数与电压成正比，与电流成反比，安全起见，要求电压表和电流表都不能超过最大量程，电压互感器与电路并联，电流互感器与电路串联。8．AC【解析】试题分析：要保证用电器仍能正常工作，用电器两端电压不能发生变化，当V1示数小于正常值，要使V2不变，则应使滑动触头P向上滑动，减小原副线圈匝数比，A正确，B错误；当用电器增加时，通过R0的电流增大，R0两端的电压也增大，要使用电器仍能正常工作，用电器两端电压不能发生变化，所以V2要变大，而V1示数保持正常值不变，则应使滑动触头P向上滑动，减小原副线圈匝数比，C正确，D错误；故选AC。考点：变压器的构造和原理。【名师点睛】对于理想变压器要明确两个关系：一是输出电压由输入电压决定，二是输入功率由输出功率决定．明确这两个关系然后根据有关电路知识即可求解。9．B【解析】试题分析：由原线圈电流最大为0．5A知，副线圈允许的最大电流为由乙图知输入电压有效值为180V，所以副线圈两端电压有效值为，接阻值为12Ω的电阻时，电流为，A错误；并联两盏的“36V40W”灯泡时，电流为，B正确；由乙图知周期为0．02s频率为50Hz，C错误；副线圈两端电压峰值为，D错误；故选B。考点：变压器、交流电的描述。【名师点睛】根据保险丝计算出副线圈中允许的增大电流，由乙图可知电源的峰值和周期，结合欧姆定律进行判断。10．B【解析】试题分析：根据图乙可知，原线圈输入的交变电压的最大值U1m＝180V，有效值U1＝180V，周期T1＝0．02s，频率f1＝1/T1＝50Hz，又因为n1∶n2＝5∶1，所以副线圈的输出电压的最大值为U2m＝36V，有效值U2＝36V，周期T2＝T1＝0．02s，频率f2＝f1＝50Hz，故选项C错误；若副线圈两端接阻值为12Ω的电阻，则I2＝U2/R＝3A，I1＝n2I2/n1＝0．6A>0．5A，即流过保险丝的电流超过了其熔断电流，选项A错误；若并联两盏“36V,40W”的灯泡，流过保险丝的电流，故选项B正确；电容器的耐压值指的是允许加载电容器两端的最大电压值，副线圈的输出电压的最大值为U2m＝36V>36V，即超过了电容器的耐压值，故选项D错误；故选B．考点：交流电的有效值；变压器【名师点睛】本题考查了变压器的特点及交流电的有效值及最大值的关系，突破口在于保险丝的数值，结合欧姆定律进行判断。11．AB【解析】试题分析：根据表达式可知原线圈输出电压为，根据公式可得副线圈两端电压为，设用电压表测得R两端电压为U，则：，解得，故A正确；因为原线圈输入电压不变，原副线圈匝数比不变，所以副线圈两端的电压恒定，增大负载电阻，则副线圈中的电流变小，根据公式可得原线圈中的电流减小，即电流表示数减小，B正确；因为二极管的正向电阻为零，所以R两端的电压等于副线圈两端的电压，不变，C错误；将二极管用导线短路时，设副线圈中电流为I．二极管单向导电性，所以等效于T为原来的两倍，则知副线圈的电流将为原来的倍，则电流表的读数将为倍，故D错误．考点：考查了理想变压器【名师点睛】对于变压器需要掌握公式、，以及知道副线圈的电流以及功率决定了原线圈中的电流和功率，理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时当电路中有变压器时，只要将变压器的有效值求出，则就相当于一个新的恒定电源，12．BC【解析】试题分析：在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定．因此，当Q位置不变时，输出电压U′不变，此时P向上滑动，负载电阻值R′增大，则输出电流I′减小．根据输入功率P1等于输出功率P2，电流表的读数I变小，故A错误，B正确；P位置不变，将Q向上滑动，则输出电压U′变大，I′变大，电流表的读数变大，变压器的输入功率变大．因此选项C正确，D错误；故选BC。考点：变压器；电路的动态分析【名师点睛】本题是关于变压器的动态分析问题；解题的关键在于P位置不动时总电阻不变，Q不变时输出电压不变，完全利用变压器特点。13．B【解析】试题分析：电压表测量的是副线圈的电压，副线圈电压由原线圈电压决定，与负载电阻变化无关，A错误；当线框转到如图所示位置，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率最大，线框中产生的感应电动势最大，B正确；电压表示数为有效值，等于，C错误；理想变压器输入功率等于输出功率，D错误；考点：考查了交流电的产生，理想变压器【名师点睛】正弦式交流发电机从垂直中性面位置开始计时，其电动势表达式为：；电压表和电流表读数为有效值；理想变压器的输入功率等于输出功率．14．D【解析】试题分析：电感线圈的特点是通低频阻高频，